Koncepční model hydrogeochemických procesů v důlních odvalech

Podobné dokumenty
Reakčně transportní modelování podmínek v horninovém prostředí. Die reaktive Transportmodellierung in Bedingungen des Grundgesteins

Aktualizace. analýzy rizika kontaminovaného území pro lokalitu Dolu chemické těžby DIAMO, s.p.

Transportně-reakční model vývoje důlních vod na uranovém ložisku

Hlavní parametry přírodního prostředí ph a Eh

OPTIMALIZACE CHEMICKY PODPOROVANÝCH METOD IN SITU REDUKTIVNÍ DEHALOGENACE CHLOROVANÝCH ETHYLENŮ.

3. SULFIDICKÉ DŮLNÍ ODPADY

SEKUNDÁRNÍ MINERÁLY VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ

Sekundární kontaminace turonské zvodně vlivem chemické těžby uranu ve Stráži pod Ralskem

Doc. RNDr. Josef Zeman, CSc., Doc. Dr. Ing. Miroslav Černík, CSc., Z 17 Ing. Irena Šupíková ODHAD DLOUHODOBÉHO VÝVOJE SLOŽENÍ DŮLNÍCH VOD

Imobilizace reziduálního znečištění. Sklárny Bohemia, a.s. Poděbrady

Modelování procesů přirozené atenuace ropných látek na lokalitě Hněvice

Mineralogie důlních odpadů a strategie remediace

Studium interakcí zbytkových technologických roztoků po chemické těžbě uranu metodou kolonových experimentů na strukturně zachovalé hornině

CHO cvičení, FSv, ČVUT v Praze

DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY. Jaké je nejnižší ph zjištěné v přírodních vodách?

GEOCHEMICKÁ REAKTIVNÍ BARIÉRA PERSPEKTIVNÍ PRVEK IN - SITU SANAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

Aplikace nano-sorbentů pro stabilizaci Pb a Zn v kontaminované půdě

Environmentální geomorfologie

Pilotní aplikace Fentonova činidla v prostředí se směsnou kontaminací. Pavel Hrabák, Hana Koppová, Andrej Kapinus, Miroslav Černík, Eva Kakosová

Problematika dusičnanů v Káraném: Detektivka o mnoha dějstvích

OVĚŘOVÁNÍ VLASTNOSTÍ A INTERAKCÍ HORNINOVÉHO PROSTŘEDÍ V OBLASTI NEOVLIVNĚNÉ TĚŽBOU URANU

Rizika vyplývající ze starých ekologických zátěží. Zbyněk Vencelides

Minerální výživa na extrémních půdách. Půdy silně kyselé, alkalické, zasolené a s vysokou koncentrací těžkých kovů

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Hydrochemie Oxid uhličitý a jeho iontové formy, ph, NK

Projekt VODAMIN Hydrochemický monitoring jakosti vod ovlivněných důlní činností v oblasti Cínovce

Poptávka služeb Zajištění hydrodynamických zkoušek na vrtu SM-2 v lokalitě Ševarlije Doboj, Bosna a Hercegovina Technické zadání vč. přílohy I.

GEOCHEMICKÉ INTERAKCE VE ZVODNI PŘI APLIKACI REDUKTIVNÍCH TECHNOLOGIÍ. Jaroslav HRABAL

Přírodní zdroje cíl: orientace v oblasti využití přírodních zdrojů a dopady na územněplánovací záměr

Čištění důlních vod prostřednictvím bioremediace v přírodních mokřadech

Přílohy. Příloha 1. Mapa s výskytem dolů a pramenů s hladinami vod po r (Čadek et al. 1968) [Zadejte text.]

PROUDĚNÍ PODZEMNÍ VODY. V = k. I

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

Koncepční model proudění podzemních vod založený na korelaci hydrochemických a hydrogeologických dat, provincie Dorno Gobi, Mongolsko

INTERAKCE NULMOCNÉHO NANOŽELEZA SE SÍRANY. Pavla Filipská, Josef Zeman, Miroslav Černík. Ústav geologických věd Masarykova Univerzita

HODNOCENÍ JAKOSTI PODZEMNÍCH VOD. Tab. č. 18/ 1. Chloridy. Jakost podzemní vody v ukazateli: (mg/l) Hydrogeologický rajón

HYDROSFÉRA 0,6% 2,14% 97,2%

Základy analýzy potravin Přednáška 1

Pedogeochemie. Sorpce fosforečnanů FOSFOR V PŮDĚ. 11. přednáška. Formy P v půdě v závislosti na ph. Koloběh P v půdě Přeměny P v půdě.

Problematika separace uranu z pitné vody

VALIDACE GEOCHEMICKÝCH MODELŮ POROVNÁNÍM VÝSLEDKŮ TEORETICKÝCH VÝPOČTŮ S VÝSLEDKY MINERALOGICKÝCH A CHEMICKÝCH ZKOUŠEK.

Ing. Jan Kotris Z 10 ČIŠTĚNÍ DŮLNÍCH VOD VE ZLATOHORSKÉM RUDNÍM REVÍRU

PODZEMNÍ VODA. J. Pruška MH 9. přednáška 1

Matematické modelování proudění podzemních vod a jeho využití ve vodárenské praxi

MODELOVÁNÍ MIGRAČNÍCH SCHOPNOSTÍ ŽELEZNÝCH NANOČÁSTIC A OVĚŘENÍ MODELU PŘI PILOTNÍ APLIKACI

Příloha je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č: 446/2018 ze dne:


Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

Posouzení hydrochemických rizik vodních útvarů povrchových vod vzniklých v důsledku báňské činnosti a návrh jejich eliminace

Využití oxidů Fe a Mn pro stabilizaci As v kontaminované půdě. Ing. Zuzana Michálková, doc. RNDr. Michael Komárek, Ph.D.

Chemie životního prostředí III Pedosféra (03) Půdotvorné procesy - zvětrávání

Vliv těžby uhlí na hydrogeologické poměry v centrální části severočeské hnědouhelné pánve

DUM VY_52_INOVACE_12CH01

Kovy a metody jejich výroby

Dokončovací sanační práce na lokalitě Všejany les KOZÍ HŘBETY

Studium a využití mokřadních systémů pro čištění ídůlních vod. Ing. Irena Šupíková

4. CHEMICKÉ ROVNICE. A. Vyčíslování chemických rovnic

Sanace následků hydrochemické těžby uranu v severočeské křídě

DIPLOMOVÁ PRÁCE VÝVOJ CHEMISMU VODY V POVODÍ NISY. Bc. Gabriela Ziková, 2013 Vedoucí práce: doc. Ing. Martin Šanda, Ph.D.

Vyučující po spuštění prezentace může provádět výklad a zároveň vytvářet zápis. Výklad je doprovázen cvičeními k osvojení probírané tématiky.

Modelování proudění podzemní vody a transportu amoniaku v oblasti popelových skládek závodu Chemopetrol Litvínov a.s.

Metody gravimetrické

MAPOVÉ PŘÍLOHY. Mapy vodních toků v Praze. Zdroj: Lesy hl. m. Prahy. Zdroj:

Dolomitické vápno a stabilizace popílků

Příloha 1. Syntéza ferrihydritu s koprecipitovaným As 5(Fe 2 O 3 ) 9H 2 O

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: Chemie. Třída: tercie. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Žák: Průřezová témata

Chemie životního prostředí III Hydrosféra (03) Sedimenty

INECO průmyslová ekologie, s.r.o. Zkušební laboratoř INECO průmyslová ekologie s.r.o. náměstí Republiky 2996, Dvůr Králové nad Labem

Fyzická geografie. Mgr. Ondřej Kinc. Podzim

Základy pedologie a ochrana půdy

VÚHŽ a.s. Laboratoře a zkušebny č.p. 240, Dobrá

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

Získávání lithia a rubidia z cinvalditových odpadů po těžbě Sn-W rud na Cínovci

METODY ODHADU VZNIKU AMD

Biogeochemické cykly vybraných chemických prvků

Identifikace zkušebního postupu/metody SOP 1 (ČSN ISO 10523) SOP 3 (ČSN ) SOP 4 (ČSN EN ISO 27027)

Horniny a minerály II. část. Přehled nejdůležitějších minerálů

Základní stavební částice

DUM VY_52_INOVACE_12CH19

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

BIOLOGICKÉ LOUŽENÍ KAMÍNKU Z VÝROBY OLOVA

AKREDITOVANÁ ZKUŠEBNÍ LABORATOŘ č.1489 AKREDITOVÁNA ČESKÝM INSTITUTEM PRO AKREDITACI, o.p.s. DLE ČSN EN ISO/IEC 17025:2005

POUŽITÍ PERMEABILILNÍCH REAKTIVNÍCH BARIÉR PRO SANACI CHLOROVANÝCH UHLOVODÍKŮ IN-SITU Miroslav Černík, Romana Šuráňová Petr Kvapil, Jaroslav Nosek

Geologie a tepelné vlastnosti hornin Projektování vrtů pro tepelná čerpadla na základě geologických předpokladů vliv na vodní režim, rizika

Úprava podzemních vod ODKYSELOVÁNÍ

Monitoring vod. Monitoring podzemní voda:

Současnost a budoucnost sanace následků po chemické těžbě uranu ve Stráži pod Ralskem

Úprava podzemních vod

Indikátory znečištění nový metodický pokyn MŽP

NEUTRALIZACE. (18,39 ml)

oxid uhličitý a jeho iontové formy

Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola, Opava, příspěvková organizace

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

Význam geochemického modelování

Dokumentace průzkumných děl a podzemních staveb

Chemické názvosloví anorganických sloučenin 1

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 07

Základy pedologie a ochrana půdy

Aplikace technologie bioreduktivní dehalogenace

Transkript:

Koncepční model hydrogeochemických procesů v důlních odvalech workshop Environmentální dopady důlní činnosti projekt TESEUS www.teseus.org Liberec Zbyněk Vencelides vencelides.z@opv.cz

Koncepční model hydrogeochemických procesů v důlních odvalech Zbyněk Vencelides vencelides.z@opv.cz

Obsah Úvod do problematiky Koncepční model Výsledky numerických modelů reaktivního transportu 1D model 3D model Interpretace výsledků Závěry TESEUS Liberec 3

Úložná místa těžebních odpadů Zdroj: http:// mapy.geology.cz (ČGS) TESEUS Liberec 4

Úložné místo těžebních odpadů Ložisko nerostné suroviny = ekonomicky využitelná akumulace nerostu Většinou (v případě rud prakticky vždy) se jedná o geochemickou anomálii Užitkový nerost je zpravidla doprovázen celou řadou dalších složek v anomálních koncentracích Přemístění hlušiny na povrch zásadní změna geochemických podmínek Intenzívní (hydro)geochemické interakce Mobilizace potenciálně rizikových složek TESEUS Liberec 5

Příklad Kuntery (Kaňk) Úložné místo odpadů po středověké těžbě stříbrných rud (13. 16. století) Vysoký obsah minerálů s obsahem arsenu TESEUS Liberec 6

Vybrané výsledky průzkumů Parametr 0017-HJ1-3,88v 0017-HJ2-1,71v 0017-HJ3-5,78v Parametr 0017-HJ1-3,88v 0017-HJ2-1,71v 0017-HJ3-5,78v (mg/l) (mg/l) Ag <0,0010 0,0068 0,0484 V <0,0010 <0,0010 0,468 As 0,0053 0,212 1440 Zn 23,0 9,02 465 Ba 0,0162 0,00496 0,0636 Ca 630 575 447 Be 0,00052 0,00141 0,0188 Fe 0,273 2,39 7790 Cd 0,236 0,0669 4,77 K 4,87 0,851 43,8 Co 0,0376 0,0173 0,969 Mg 79,4 9,27 115 Cr <0,0010 0,0026 0,468 Mn 1,88 0,621 14,0 Cu 3,59 1,68 408 Na 13,4 28,1 16,5 Hg <0,00001 0,336 0,071 ph 6,50 3,10 1,43 Ni 0,179 0,0598 1,64 Amonné ionty 0,202 0,313 --- Pb <0,0050 <0,0050 1,25 Chloridy 18,5 14,9 19,8 Sb <0,010 0,012 0,953 Dusičnany 32,4 8,78 42,7 Se <0,010 <0,010 0,054 Fluoridy 0,346 0,279 11,2 Sn <0,010 <0,010 15,9 Sírany 2-1680 1250 25700 Te <0,010 <0,010 1,20 HCO 3-43.4 0 0 Tl <0,010 <0,010 <0,010 RL suš. (105 C) 2560 1980 46000 TESEUS Liberec 7

Koncepční model Zjednodušený popis dané lokality (geochemického systému), zaměřený na identifikaci hlavních faktorů a procesů určujících chování celého systému, zahrnující: Fyzikální (transportní) procesy Advekce, disperze, difúze Chemické procesy Oxidace/redukce Acidobazické procesy Srážení/rozpouštění fází TESEUS Liberec 8

Koncepční model Fyzikální a chemické procesy: I. Infiltrace srážek II. Oxidace sulfidů, rozpouštění karbonátů, tvorba výluhů I. III. Transport a interakce v saturované zóně II. HPV III. Směr proudění podzemní vody TESEUS Liberec 9

Přístup k řešení Syntéza mineralogických a hydrogeochemických dat Využití nástrojů hydrogeochemického modelování Interpretace probíhajících dějů Inverzní modelování Modelování scénářů Kombinace modelů reaktivního transportu v nesaturované a saturované zóně 1D model nesaturované zóny 3D model saturované zóny TESEUS Liberec 10

Hlavní proces - oxidace pyritu Úplná oxidace FeS 2 + 15 4 O 2 + 7 2 H 2O Fe OH 3 (s) + 2 SO 4 2 + 4 H + Částečná oxidace FeS 2 + 7 2 O 2 + H 2 O Fe 2+ (aq) + 2 SO 4 2 + 2 H + Oxidace při ph <2,5 Recyklace Fe FeS 2 + 14 Fe 3+ + 8 H 2 O 15 Fe 2+ + 2 SO 4 2 + 16 H + Fe 2+ + 1 4 O 2 + H + Fe 3+ + 1 2 H 2O TESEUS Liberec 11

Kinetika oxidace Pyrit kyslíkem Pyrit železitým iontem za přítomnosti kyslíku Pyrit železitým iontem bez přítomnosti kyslíku Arsenopyrit r O2 = 10 8.19 m O2 0.5 0.11 m H+ r Fe,O2 = 6.3 10 4 m 0.92 Fe3+ (1 + m Fe2+ 10 6 ) 0.43 r Fe3+ = 1.9 10 6 0.28 m Fe3+ 1 + m Fe2+ 10 6 r = 10 7.41 m O2 TESEUS Liberec 12 0.76 0.12 m H+ 0.52 0.3 m H+

Oxidace pyritu - kinetika TESEUS Liberec 13

Hlavní faktory Určujícími faktory jsou: Množství pyritu v hlušině Množství karbonátů (kalcitu) jako pufru ph Dostupnost kyslíku pro oxidaci pyritu Dotace pouze rozpuštěného kyslíku v prosakující vodě je nedostačuje pro nastartování rychlé kinetiky oxidace -> v saturované zóně rychlá kinetika nepravděpodobná Nutný přísun kyslíku v plynné fázi Další faktory Intenzita promývání vodou Odstraňování reakčních produktů Tvorba sekundárních minerálů TESEUS Liberec 14

Validace koncepčního modelu Fáze Složení Typ Reakce M0 [mol/l PP*] Goethit FeOOH p/s eq 0.002 Skorodit FeAsO4.2 H2O s eq 0 Jarosit K KFe3(SO4).2(OH)6 s eq 0 Sádrovec CaSO4.2 H2O S eq 0 SiO2(am) SiO2 p/s eq 1 Pyrit FeS2 p kin 2,8 Arsenopyrit FeAsS p kin 0,8 Kaolinit Al2Si2O5(OH)4 p/s kin 1.27 K-živec KAlSi3O8 p kin 1.44 Ca-živec CaAl2Si2O8 p kin 1.58 TESEUS Liberec 15

Výsledky 1D modelu Přítok a odtok vody do/z nesaturované zóny haldy (mocnost 5 m) Actual Surface Flux Povrch profilu Bottom Flux Báze profilu 0.003 0.0000 0.002 odpar -0.0005 0.001 0.000-0.0010-0.001-0.0015 průsak -0.002-0.003-0.0020-0.004 průsak -0.0025-0.005-0.0030 0 20000 40000 60000 80000 0 20000 40000 60000 80000 Time [days] Time [days] TESEUS Liberec 16

Výsledky 1D modelu ph TESEUS Liberec 17

Výsledky 1D modelu Sírany TESEUS Liberec 18

Výsledky 1D modelu Železo TESEUS Liberec 19

Výsledky 1D modelu Pyrit TESEUS Liberec 20

Výsledky 1D modelu Goethit TESEUS Liberec 21

Výsledky 1D modelu Arsen TESEUS Liberec 22

Výsledky 1D modelu Skorodit TESEUS Liberec 23

Výsledky 1D modelu V případě dostatečné neutralizační kapacity, nebo omezeného přísunu kyslíku, je rychlejší oxidaci arsenopyritu Možné srážení skoroditu, sekundárních amorfních sulfidů železa, nebo mackinawitu Při dostatečném sycení reakčního systému kyslíkem a naopak nízké neutralizační kapacitě materiálu UM dojde k uplatnění rychlé reakční cesty oxidace pyritu. Kyslík preferenčně spotřebován na recyklaci železa a oxidace arsenopyritu pomalá Na srážení sekundárních minerálů v tělese UM má významný vliv intenzita promývání tělesa srážkovou vodou a periodické zakoncentrování pórových roztoků v přípovrchové zóně evaporací vody v letních obdobích. TESEUS Liberec 24

3D model Sestaven pro oblast mělkého kvartérního kolektoru, od haldy Kuntery ve směru proudění podzemní vody k severozápadu Simulovaná doba 400 let TESEUS Liberec 25

Výsledky 3D modelu ph (100 a 400 let) TESEUS Liberec 26

Výsledky 3D modelu Sírany (100 a 400 let) TESEUS Liberec 27

Výsledky 3D modelu Železo (100 a 400 let) TESEUS Liberec 28

Výsledky 3D modelu Goethit (100 a 400 let) TESEUS Liberec 29

Výsledky 3D modelu Arsen (100 a 400 let) TESEUS Liberec 30

Výsledky 3D modelu Arsen(V) HfO komplex (100 a 400 let) TESEUS Liberec 31

Výsledky 3D modelu Sádrovec (100 a 400 let) TESEUS Liberec 32

Výsledky 3D modelu V saturované zóně dochází k uplatnění procesů přirozené atenuace: Neutralizace průsaků inkongruentním rozpouštěním silikátů Srážení sekundárních jílových minerálů Pravděpodobné srážení sádrovce Mísení s oxidovanou pozaďovou vodou Oxidace Fe(II) a srážení HFO potenciál pro imobilizaci TK TESEUS Liberec 33

Interpretace výsledků Hlavním faktorem, řídícím geochemické procesy, je obsah sulfidických minerálů (pyritu) ve vztahu k obsah karbonátů v uloženém materiálu a dostupnost kyslíku V nesaturované zóně je dostupný plynný kyslík předpoklad pro uplatnění rychlé cesty oxidace pyritu, intenzívní tvorbu AMD a mobilizaci těžkých kovů V saturované zóně pouze rozpuštěný kyslík pravděpodobná pomalá oxidace pyritu, případně preferenční oxidace dalších sulfidů TESEUS Liberec 34

Interpretace výsledků Dostupnost kyslíku je závislá například i na propustnosti a stupni saturace povrchové krycí vrstvy OUM vodou. Za přítomnosti materiálů s vysokým zastoupením jemných kapilárních pórů může být transport kyslíku do tělesa OUM významným způsobem omezen. I v případě dostatečné neutralizační kapacity odpadů (nadbytek karbonátů) je možná mobilizace některých rizikových složek (uran) TESEUS Liberec 35

Závěry Pro úložná místa těžebních odpadů lze sestavit koncepční model, popisující hlavní procesy a faktory, které jsou určující z hlediska probíhajících procesů a rizika uvolňování potenciálně nebezpečných složek do okolního prostředí Schopnost identifikovat a kvantifikovat tyto procesy a faktory je klíčová pro posuzování rizik, která OÚM může představovat pro svoje okolí TESEUS Liberec 36

Děkuji za pozornost TESEUS Liberec 37